喂casi線(鈣處理)對鋼中夾雜物變性的分析研究

1、喂CaSiCaSi線（鈣處理）對鋼中夾雜物變性的分析研究線（鈣處理）對鋼中夾雜物變性的分析研究摘要摘要:用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡及能譜儀分析研究了鈣處理對連鑄坯中夾雜物形態(tài)和組成的影響。通過分析研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)鈣處理的連鑄坯中共存在六種類型的夾雜物。正常工藝情況下，多數(shù)夾雜物是以鈣鋁酸鹽為核心外裹一層硫化鈣的球形復(fù)合夾雜物。鈣處理使氧化物、硫化物變性變態(tài)，改善鋼的各向異性和耐蝕性等。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:鈣處理夾雜物變性氧化物硫化物各向異性1前言天

2、津鋼管集團(tuán)有限公司是專業(yè)生產(chǎn)無縫鋼管的大型企業(yè)，主要產(chǎn)品為石油套管、高壓氣瓶管、高壓鍋爐管、管線管等。這些產(chǎn)品使用條件一般都比較苛刻，既要求有高的強(qiáng)度和良好的韌塑性、較低的脆性和良好的焊接性，還要求有高的耐壓、耐H2S應(yīng)力腐蝕及抗氫脆等特性。影響鋼管性能的因素是多方面的，往往涉及到煉鋼、軋管和熱處理等多道工序，但可以肯定的是鋼中非金屬夾雜物的存在是影響鋼管性能的重要因素，有時甚至是決定性因素。因此，生產(chǎn)出低非金屬夾雜物含量、低氣體含量的

3、“潔凈鋼”是獲得性能優(yōu)良鋼管的先決條件。在目前冶煉技術(shù)水平條件下，天津鋼管集團(tuán)有限公司裝備有先進(jìn)的精煉設(shè)備，掌握“潔凈鋼”生產(chǎn)技術(shù)，鋼的非金屬夾雜物始終控制在較低的含量水平，而且一直采用喂線的方法對鋼中殘留的非金屬夾雜物進(jìn)行處理，并開展了喂線技術(shù)對鋼中夾雜物形態(tài)和組成影響的機(jī)理研究。同時還從兩方面研究夾雜物對鋼質(zhì)量的影響：一方面是經(jīng)喂線（鈣）處理的夾雜物的含量、尺寸和分布狀態(tài)，另一方面是經(jīng)喂線（鈣）處理的夾雜物的類型、物理性質(zhì)及在加工過

4、程的變形能力等。2試驗研究結(jié)果和討論對鋼管性能長期的試驗研究發(fā)現(xiàn)，鋼管存在化學(xué)成分和組織基本相同，而某些性能（主要是縱向性能和橫向性能）卻有較大差異的現(xiàn)象。這種差異主要是由于夾雜物不同的形態(tài)和組成引起的。夾雜物的形態(tài)和組成反映了鈣處理的效果，消除和減弱夾雜物對鋼管性能的有害影響是鈣處理的主要任務(wù)。鋼包喂線技術(shù)（鈣處理）對連鑄坯中夾雜物形態(tài)和組成影響的研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)鈣處理的連鑄坯中存在六種類型的夾雜物，鈣處理使氧化物、硫化鈣變性變態(tài)，改善鋼

5、的各向異性。2.1煉鋼、連鑄工藝煉鋼、連鑄生產(chǎn)的基本工藝流程是：原料（廢鋼、海綿鐵等）→超高功率電弧爐（EBT—EAF）→爐外精煉(LF)→真空處理Al2O3%3852657892熔點℃15351455160517501850密度gmm33.042.832.982.913.38顯微硬度kgmm293011002200脫氧產(chǎn)物CaO和脫硫產(chǎn)物CaS易與鋼中殘留的Al2O3反應(yīng)化合，生成低熔點的鈣鋁酸鹽復(fù)合夾雜，這種夾雜容易上浮、排出鋼液進(jìn)

6、入頂渣，起到進(jìn)一步脫氧、脫硫的作用。Ca處理不僅能控制Al2O3的形態(tài)和組成，也能控制MnS的形態(tài)和組成。無論鋼中Al量如何，只要加入Ca，一般生成球形或團(tuán)狀CaS或(Ca、Mn)S，避免了枝晶狀MnS的形成。枝晶狀分布的MnS對鋼的塑性和韌性影響極大。Ca金屬與高溫鋼液接觸后，由于Ca的溶解度較低和蒸氣壓較高，Ca一部分以氣泡的形式從熔池逸出，另一部分熔于鋼中Ca氣→[Ca]在氣泡的界面鈣進(jìn)行脫氧、脫硫反應(yīng)，當(dāng)有Al2O3夾雜存在條件

7、下，CaO立即形成鈣鋁酸鹽。此富CaO的鈣鋁酸鹽具有較高的硫容量，它可以吸收脫硫后鋼中剩余的硫。隨著鋼液的冷卻，硫在鈣鋁酸鹽中溶解度的降低，硫化物以CaS形式析出，或以（Ca、Mn）S形式析出，導(dǎo)致最后形成內(nèi)部含鈣鋁酸鹽外殼包圍著CaS層的復(fù)合夾雜物，這種復(fù)合夾雜物比鋼的基體硬，熱軋時不會拉長變形，從而改善鋼的各向異性，有效降低HIC產(chǎn)生的可能性，起到了Ca作為S的變性劑的作用，這種機(jī)制是夾雜物形態(tài)控制的基本原理。2.3連鑄坯中夾雜物的

8、金相分析研究對20#、45#、16Mn3、37Mn2V、26CrMo4、42MnCr52等鋼種共60爐經(jīng)Ca處理的連鑄坯試樣進(jìn)行了高倍金相觀察分析，每塊試樣在光學(xué)顯微鏡下放大100倍，觀察50個視場，結(jié)果表明：連鑄坯中的夾雜物多為細(xì)小的球形氧化物夾雜，夾雜物呈灰黑色。測量夾雜物的尺度約92％左右為1～5μm；約7.83％左右的夾雜物尺度為5～10μm；大于15μm的極微，約占0.15%左右，球形夾雜物形貌見圖1；約占0.02％左右的個別